Les onduleurs photovoltaïques

Les onduleurs photovoltaïques sont incontournables pour un raccordement au réseau des panneaux solaires photovoltaïques. Ils permettent d’adapter le courant continu sortant du générateur photovoltaïque en un courant alternatif injectable dans le réseau public. Mais ils jouent aussi un rôle dans le rendement du système photovoltaïque. L’optimisation de la production d’une installation passe par un choix adapté du type d’onduleurs et de leur dimensionnement.

Rôles de l’onduleurs

Les onduleurs photovoltaïques ont des fonctions maîtresses dans le cadre d’une utilisation de l’électricité dans le réseau public :

• transformer le courant continu produit par les modules photovoltaïques en courant alternatif aux normes du réseau
• optimiser le rendement de l’installation en cherchant constamment le point de puissance la plus élevée par rapport au flux lumineux (MPP)
• protéger l’installation et le réseau contre toutes les anomalies de fonctionnement potentiellement dangereuses (écart de tension, fuite de courant,…). Les onduleurs possèdent un système de coupure automatique de courant appelé : ENS (suivant la norme allemande DIN VDE 0126)
• contrôler le fonctionnement général de l’installation et signalisation des anomalies : transmission des données, indication de rendement, affichage de messages d’erreurs.

Types onduleurs

Le type d’onduleurs à utiliser dépend des paramètres d’installation et de branchement des modules photovoltaïques : branchement en série ou en parallèle, degrés d’inclinaison différents entre les modules, tension de sortie de l’installation, flux lumineux général, écart de puissance entre les modules. Ci-dessous un tableau de synthèse indiquant le type d’onduleur à privilégier suivant ces paramètres.

Les différents types d’onduleurs photovoltaïques

Type	Description	Paramètres	Avantages
Onduleur centralisé	un onduleur pour la totalité du générateur utilisation d’un boitier de raccordement entre le générateur et l’onduleur	pour les montages combinant branchement en série et en parallèle flux lumineux identique pour tous les modules	faibles tolérances de puissance entre les modules possibilité de grimper à une puissance de plusieurs MW installation possible de parafoudres dans le BRG
Onduleurs « String »	modules branchés en série dans un string (rangée) un onduleur pour chaque string	flux lumineux différents entre les rangées rangées branchées au réseau via son onduleur	MPP tracking personnalisé pour chaque rangée adaptés pour les rangées à degrés d’inclinaison différents pas besoin de BRG tolérance aux intensités différentes de luminosité entre les rangées adaptés aux installations de grande puissance
Onduleurs « Multistring »	association d’onduleurs centralisés et « string » onduleur centralisé du côté du côté du branchement au réseau onduleur string du côté des générateurs	types de modules différents orientations de modules variées ombres partielles sur l’installation nombre de modules différents par rangée	meilleur rendement que pour un onduleur centralisé grâce à la possibilité d’un MPP tracking pour chaque rangée modularité de l’installation
Onduleur modulaire	branchement direct des modules sur le réseau un onduleur pour chaque module ou l’onduleur est directement installé sur le module en usine	pour les installations de petite puissance	pas de câblage de courant continu un module ombragé n’influe par sur le reste de l’installation

Le dimensionnement générateur-onduleur

Les puissances du générateur photovoltaïque et de l’onduleur doivent s’accorder mutuellement. En règle général, le rapport entre la puissance de l’onduleur et celle du générateur doit être compris entre 0,9 et 0,10. La limite de l’écart de puissance est donc de 10%. Dans la pratique, les onduleurs sont toujours légèrement sous-dimensionnés de 10% par rapport aux générateurs. Exemple : un onduleur d’une puissance de 9KW pour une installation d’une puissance maximale de 10KWc. Les autres données et paramètres à prendre en compte sont :

• la fourchette de tension MPP : qui doit comprendre toutes les valeurs de tensions possibles apparaissant au niveau du générateur
• la tension maximale du générateur doit toujours strictement être inférieure à celle de l’onduleur

Données techniques

Ci-dessous les grandeurs qui peuvent figurer sur les spécifications techniques des onduleurs et qui sont essentielles pour le choix de l’installation :

• puissance nominale et puissance maximale en courant continu
• tension nominale et maximale en courant continu
• gamme de tension MPP
• puissance de mise sous tension et hors tension
• puissance de secours
• puissance nominale et maximale du courant alternatif
• rendement en charge partielle
• rendement « européen » ( rendement maximum dans des conditions de luminosité européennes)

Conseils pour le choix de l’onduleur

Quelques points essentiels pour le choix du bon onduleur :

• le couple onduleur-générateur doit toujours être conçu sur mesure.
• il faut se renseigner sur les prestations de maintenance (appareils de remplacements offerts? durée de la garantie? envoi des appareils à la charge de qui?)
• les onduleurs avec systèmes de refroidissement sont à privilégier pour les locaux à température élevée
• Il faut prendre compte le poids de l’onduleur si le lieu d’installation est difficile d’accès
• quelles sont les garanties contractuelles du fabricant et de l’installateur?
• les onduleurs sont sujets aux normes suivantes : CEI 61727 (interface réseau), DIN VDE 0126-1-1 (protection de découplage), EN 55014 (compatibilité électromagnétique), CEI 61000-3-2 (harmoniques), EN 60950 (sécurité), CEI 62109.

Quelques marques

• SOLIVIA : onduleurs string et centralisés
• SUNNY BOY : tous les types d’onduleurs
• StecaGrid : onduleurs multistring